DE102009032307A1 - Storage for a radial piston pump - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung mindestens eines ein- oder mehrreihigen Kugelrollenlagers (1) in einer Hochdruckpumpe (5) eines Common-Rail-Einspritzsystems.The invention relates to the use of at least one single or multiple row ball roller bearing (1) in a high pressure pump (5) of a common rail injection system.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Radial-Kolbenpumpe nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft in einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems für einen Verbrennungsmotor einsetzbar.The The invention relates to a bearing for a radial piston pump according to the preamble forming features of claim 1, and it is particularly advantageous in a high pressure pump of Common rail injection system for an internal combustion engine used.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die zurzeit serienmäßig zum Einsatz kommenden Hochdruckpumpen eines Common-Rail-Einspritzsystems weisen Exzenterwellen mit Gleitlagern auf. Insbesondere bei Hochdruckpumpen für Common-Rail-Diesel-Einspritzsysteme ergeben sich Lagerlebensdauerprobleme aus den erhöhten Belastungen durch desaxierte Riemeneinwirkungen sowie die zusätzlichen hohen radialen und axialen Beschleunigungen aus den Motordrehungleichförmigkeiten. Für derartige Hochdruckpumpen werden auch als Kugellager und/oder Nadellager ausgebildete Wälzlager genutzt, wobei Kugellager gegenüber Nadellagern einige Vorteile aufweisen, etwa den geringeren axialen Bauraum, die geringere Reibung im Betrieb, die geringere Geräuschemission und die Fähigkeit, auch Axialkräfte in gewissem Umfang übertragen zu können. Diese konventionellen Kugellager haben jedoch den Nachteil, dass sie bei vorgegebenem Durchmesser aufgrund der zu geringen Tragzahl sowie wegen eines zu geringen Schmiermittelraumes im Lager für erhöhte Last- und/oder Lebensdaueranforderungen weniger geeignet sind.The currently used as standard in high-pressure pumps a common-rail injection system have eccentric shafts with plain bearings. Especially for high-pressure pumps for common-rail diesel injection systems Camp life problems arise from the increased ones Strain from strained belt impacts and the additional loads high radial and axial accelerations from the engine rotational nonuniformities. For such high pressure pumps are also called ball bearings and / or needle bearing trained rolling bearings used, wherein Ball bearings have some advantages over needle bearings, about the smaller axial space, the lower friction during operation, the lower noise emission and the ability to also transmit axial forces to some extent to be able to. However, these conventional ball bearings have the disadvantage that they have a given diameter due to the too low load rating and because of too small lubricant space in the warehouse for increased load and / or service life requirements are less suitable.

Wie bei allen Anwendungen im Fahrzeugbau wird auch von einer Hochdruckpumpe für ein Common-Rail-Einspritzsystem und deren Drehlagerung gefordert, dass diese axial möglichst kurz baut und vergleichsweise große Radialkräfte sowie in geringerem Umfang auch Axialkräfte bei langer Lebensdauer übertragen kann.As In all applications in vehicle construction is also of a high pressure pump required for a common-rail injection system and its pivotal mounting, that this axially as short as possible and comparatively large radial forces and to a lesser extent also transmitted axial forces with a long service life can.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems ein Wälzlager einzusetzen, das eine vergleichsweise lange Lebensdauer aufweist, für hohe Radialkräfte geeignet ist und in gewissem Umfang auch Axialkräfte übertragen kann.In front In this background, the invention is based on the object at to use a rolling bearing for a high pressure pump of a common rail injection system, which has a comparatively long life, for high radial forces is suitable and to a certain extent also Can transmit axial forces.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung mindestens eines ein- oder mehrreihigen Kugelrollenlagers in einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems.The Solution to this task is to use at least a single or multi-row ball roller bearing in a high-pressure pump a common-rail injection system.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Kugelrollenlager gegenüber einem konventionellen Kugellager bei ansonsten gleichen Abmessungen einen größeren Schmiermittelraum aufweist, der daher mit einer größeren Schmiermittelmenge befüllbar ist. Dies sorgt für eine Lebensdauerverlängerung bei einem relativ kleinen Axialplatzbedarf in einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems. Zudem können durch die Kugelrollen in gewissem Umfang auch Axialkräfte übertragen werden und diese weisen im Betrieb eine geringere Reibung auf als Nadellager.Of the Invention is based on the finding that a ball roller bearing compared to a conventional ball bearing with otherwise same dimensions a larger lubricant space has, therefore, filled with a larger amount of lubricant is. This ensures a lifetime extension at a relatively small Axialplatzbedarf in a high-pressure pump a common-rail injection system. In addition, through the ball rollers are also transmitted to some extent axial forces and these have a lower friction in operation than needle roller bearings.

Die Kugelrollen weisen jeweils von der Kugelform abweichend abgeflachte sowie parallel zueinander angeordnete Seitenflächen auf. Durch diesen Aufbau wird insbesondere erreicht, dass für die Wälzkörper ein geringerer axialer Bauraum als konventionell benötigt wird. Der so gewonnene axiale Bauraum wird bevorzugt als zusätzlicher Schmiermittelraum genutzt. Die verbesserte Schmiermittel- bzw. Fettversorgung erlaubt eine geringere Reibung, wodurch die Lebensdauer deutlich erhöht wird.The Ball rollers each have flattened from the spherical shape deviating as well as mutually parallel side surfaces. By this structure is achieved in particular that for the rolling elements a smaller axial space is needed as conventional. The thus obtained axial space is preferably used as additional lubricant space. The improved lubricant or grease supply allows one lower friction, which significantly increases the service life becomes.

Kugelrollenlager sind an sich bekannt und in der DE 43 34 195 A1 dargestellt sowie beschrieben. Bei Befüllen des Lagers mit den Kugelrollen werden diese axial zum Lager zwischen Innen- und Außenring eingeführt. Wenn sich ihr Mittelpunkt auf der Höhe der Rollbahnenachse befindet, werden die Kugelrollen um 90° gedreht, so dass ihre Kugeloberfläche in den Rollbahnen der Lagerringe abrollen kann. Derartige Kugelrollenlager lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Kugellagern mit einer größeren Anzahl Kugelrollen befüllen und weisen daher bei gleichen radialen Abmessungen eine höhere Tragzahl auf. In axialer Richtung können die Abmessungen eines Kugelrollenlagers gegenüber einem üblichen Rillenkugellager geringer sein, oder es ist möglich, bei gleicher axialer Ausdehnung das Fettreservoir zu erhöhen. Des Weiteren besteht durch Bauraumoptimierung die Möglichkeit der Integration von Radialwellendichtungen in das Lager.Ball roller bearings are known per se and in the DE 43 34 195 A1 shown and described. When filling the bearing with the ball rollers these are introduced axially to the bearing between the inner and outer ring. If its center is at the level of the runway axis, the ball rollers are rotated by 90 °, so that their ball surface can roll in the raceways of the bearing rings. Such ball roller bearings can be filled in comparison to conventional ball bearings with a larger number of ball rollers and therefore have the same radial dimensions to a higher load rating. In the axial direction, the dimensions of a ball roller bearing compared to a conventional deep groove ball bearings may be lower, or it is possible to increase the fat reservoir with the same axial extent. Furthermore, there is the possibility of integration of radial shaft seals in the bearing through space optimization.

Im Vergleich zu einem bauraumgleichen Rillenkugellager ergibt sich durch die Verwendung eines Kugelrollenlagers eine Steigerung der Lagerlebensdauer durch Erhöhung der Kugelanzahl und eine Steigerung der Fettgebrauchsdauer durch Schaffung eines größeren Fettreservoirs. Ebenso ist es möglich, durch die Verwendung eines Kugelrollenlagers unter Beibehaltung der Lagerlebensdauer die Lagerherstellkosten durch Optimierung der Bauraumverhältnisse durch eine Verminderung des Bauraums in radialer und axialer Richtung herabzusetzen. Gegenüber Gleitlagern und Nadellagern lässt sich ferner durch die Herabsetzung der Reibungsverluste eine Kraftstoffersparnis erreichen.in the Comparison with a space-identical deep groove ball bearing results by using a ball roller bearing an increase in Bearing life by increasing the number of balls and a Increase fat life by creating a larger one Fat reservoirs. Likewise it is possible by the use a ball roller bearing while maintaining the bearing life the storage costs by optimizing the installation space by a reduction of the installation space in the radial and axial direction decrease. Compared to plain bearings and needle bearings can be Furthermore, by reducing the friction losses a fuel economy to reach.

Das ein- oder mehrreihige Kugelrollenlager lässt sich vorzugsweise zur ein- oder beidseitigen Lagerung einer Welle und/oder wenigstens eines Pumpenstößels, der an einem Exzenter der Welle oder einem Außenring des mit einem exzentrisch ausgebildeten Innenring des Kugelrollenlagers anliegt, verwenden, wobei das Kugelrollenlager wenigstens eine zum Wellenausgang gerichtete Dichtscheibe aufweisen kann und ein elektrischer Antrieb für die Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems vorgesehen sein kann.The single or multi-row ball roller bearing can be used for one or both sides bearing a shaft and / or at least one pump plunger which abuts an eccentric shaft or an outer ring of eccentrically formed with an inner ring of the ball roller bearing, wherein the ball roller bearing may have at least one directed to the shaft outlet sealing washer and an electric drive for the high pressure pump of a common rail injection system may be provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige beiliegende Zeichnung zeigt dabei einen Querschnitt durch eine Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems.The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail. The only enclosed drawing shows a cross section through a high pressure pump of a common rail injection system.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

Eine in der Zeichnung dargestellte Hochdruckpumpe 5 eines Common-Rail-Einspritzsystems weist eine Welle 12 mit einem Exzenter 11 auf, dessen Längesachse 17 exzentrisch sowie achsparallel zur Längsachse 16 der Welle 12 ausgerichtet ist.A high-pressure pump shown in the drawing 5 a common rail injection system has a shaft 12 with an eccentric 11 on, whose longitudinal axis 17 eccentric and axis-parallel to the longitudinal axis 16 the wave 12 is aligned.

Die Welle 12 ist mittels eines Kugelrollenlagers 1 im Gehäuse der Hochdruckpumpe 5 gelagert, wobei ein Innenring 2 des Kugelrollenlagers 1 fest auf der Welle 12 sitzt und ein Außenring 3 im Gehäuse der Hochdruckpumpe 5 angeordnet ist. Zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 sind in Laufbahnen abrollende Kugelrollen 4 angeordnet, die von einem Käfig 13 geführt sind. Die Kugelrollen 4 weisen jeweils von der Kugelform abweichend abgeflachte sowie parallel zueinander angeordnete Seitenflächen 6, 7 auf, wodurch gegenüber vollkugeligen Wälzkörpern ein axial vergrößerter Schmiermittelraum 10 gebildet ist. Das gegenüber konventionellen Kugellagern vergrößerte Schmiermitteldepot verlängert die Lebensdauer dieses Wälzlagers 1.The wave 12 is by means of a ball roller bearing 1 in the housing of the high pressure pump 5 stored, with an inner ring 2 of the ball roller bearing 1 stuck on the shaft 12 sits and an outer ring 3 in the housing of the high pressure pump 5 is arranged. Between the two bearing rings 2 . 3 are rolling ball rollers in raceways 4 Arranged by a cage 13 are guided. The ballscrews 4 have in each case of the spherical shape deviating flattened and arranged parallel to each other side surfaces 6 . 7 on, which compared with full-spherical rolling elements an axially enlarged lubricant space 10 is formed. The larger lubricant reservoir compared to conventional ball bearings extends the service life of this rolling bearing 1 ,

Auf die radiale Außenseite des Exzenters 11 wirkt ein Pumpenstößel 8, der auf dem Exzenter 11 mittels eines Gleitschuhs 18 geführt ist, so dass der Pumpenstößel 8 bei einer Drehbewegung der Welle 12 aufgrund der exzentrischen Anordnung des Exzenters 11 gegen die Kraft einer Feder 19 radial nach außen bzw. nach innen bewegt wird und so über eine Ansaugleitung 23 und ein Ansaugventil 24 Kraftstoff in einen Druckraum 22 ansaugt sowie über ein Druckventil 26 und eine Druckleitung 27 in einen nicht dargestellten Druckbehälter fördert.On the radial outside of the eccentric 11 acts a pump tappet 8th who is on the eccentric 11 by means of a sliding shoe 18 is guided so that the pump tappet 8th during a rotational movement of the shaft 12 due to the eccentric arrangement of the eccentric 11 against the force of a spring 19 is moved radially outward or inward and so on a suction line 23 and a suction valve 24 Fuel in a pressure room 22 sucks as well as via a pressure valve 26 and a pressure line 27 promotes in a pressure vessel, not shown.

Das Kugelrollenlager 1 ist axial beidseitig mit Dichtscheiben 14 versehen und mit Schmierfett gefüllt. Das zwischen den Dichtscheiben 14 gebildete Schmierfettreservoir weist ein größeres Volumen als bei herkömmlichen Kugellagern auf, so dass dadurch die Lagerlebensdauer erhöht ist.The ball roller bearing 1 is axially on both sides with sealing washers 14 provided and filled with grease. That between the sealing washers 14 formed grease reservoir has a larger volume than conventional ball bearings, thereby increasing the bearing life is increased.

Eine zusätzliche Radialwellendichtung 15 ist in der Zeichnung dargestellt, jedoch kann gegebenenfalls darauf verzichtet werden, um so zusätzlichen axialen Bauraum einzusparen, da die Dichtscheiben 14 für eine ausreichende Abdichtung des Kugelrollenlagers 1 und einen die Lebensdauer erhöhenden, ausreichenden Schmierfettvorrat sorgen.An additional radial shaft seal 15 is shown in the drawing, but it may optionally be dispensed with, so as to save additional axial space, since the sealing discs 14 for a sufficient sealing of the ball roller bearing 1 and provide a life-enhancing, sufficient supply of grease.

Das Ansaugventil 24 lässt sich gesteuert mittels eines Elektromagneten 25 offen halten, wenn kein Bedarf an einer Kraftstoffförderung in die Druckleitung 27 besteht, so dass der angesaugte Kraftstoff in die Ansaugleitung 23 zurückgefördert wird, während das Druckventil 26 geschlossen bleibt.The intake valve 24 can be controlled by means of an electromagnet 25 keep open if there is no need for fuel delivery to the pressure line 27 so that the sucked fuel into the intake pipe 23 is conveyed back while the pressure valve 26 remains closed.

Da das Kugelrollenlager 1 die Hauptbelastung durch den Antrieb der Hochdruckpumpe 5 und den Exzenter 11 aufnimmt, kann ein auf der entgegengesetzten Seite des Exzenters 11 angeordnetes Wellenendstück 20 in einem Gleitlager, einem Nadellager 21 oder auch in einem Kugelrollenlager mit geringeren Abmessungen gelagert sein.Because the ball roller bearing 1 the main load by the drive of the high-pressure pump 5 and the eccentric 11 can take one on the opposite side of the eccentric 11 arranged shaft end piece 20 in a plain bearing, a needle bearing 21 or be stored in a ball roller bearing with smaller dimensions.

Ferner ist es möglich, auf der Welle 12 statt des Exzenters 11 ein Kugelrollenlager anzuordnen, das einen auf der Welle 12 befestigten exzentrischen Innenring aufweist, während der stillstehende Außenring mit dem Pumpenstößel 8 zusammenwirkt.Furthermore, it is possible on the shaft 12 instead of the eccentric 11 to arrange a ball roller bearing, one on the shaft 12 having fixed eccentric inner ring, while the stationary outer ring with the pump plunger 8th interacts.

Ein mit einem Konus und einem Gewinde versehener Wellenansatz 28 kann über eine Antriebsverbindung 29 direkt von einer Welle einer Brennkraftmaschine oder durch einen elektromotorischen Antrieb 9 angetrieben sein, wobei die letztere Antriebsweise nur sehr schematisch dargestellt ist.A cone-threaded shaft approach 28 can via a drive connection 29 directly from a shaft of an internal combustion engine or by an electric motor drive 9 be driven, the latter mode of drive is shown only very schematically.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
KugelrollenlagerBall Roller Bearings
22
Innenringinner ring
33
Außenringouter ring
44
Kugelrolleball roller
55
Hochdruckpumpehigh pressure pump
66
Seitenflächeside surface
77
Seitenflächeside surface
88th
Pumpenstößelpump plunger
99
Elektromotorischer AntriebElectromotive drive
1010
Schmiermittelraumlubricant space
1111
Exzentereccentric
1212
Wellewave
1313
KäfigCage
1414
Dichtscheibesealing washer
1515
RadialwellendichtungRadial shaft seal
1616
Längsachse der Welle 12longitudinal axis the shaft 12
1717
Achse des Excenters 11axis of the Excenters 11
1818
Gleitschuhshoe
1919
Federfeather
2020
Wellenendstückshaft end
2121
Zweites Wellenlager, Nadellagersecond Shaft bearing, needle roller bearings
2222
Druckraumpressure chamber
2323
Ansaugleitungsuction
2424
Ansaugventilintake valve
2525
Elektromagnetelectromagnet
2626
Druckventilpressure valve
2727
Druckleitungpressure line
2828
Wellenansatzshaft extension
2929
Antriebsverbindungdrive connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4334195 A1 [0008] - DE 4334195 A1 [0008]

Claims (4)

Verwendung mindestens eines ein- oder mehrreihigen Kugelrollenlagers (1) in einer Hochdruckpumpe (5) eines Common-Rail-Einspritzsystems.Use of at least one single or multi-row ball roller bearing ( 1 ) in a high-pressure pump ( 5 ) of a common rail injection system. Verwendung des oder der Kugelrollenlager (1) nach Anspruch 1 zur ein- oder beidseitigen Lagerung einer Welle (12) und/oder wenigstens eines Pumpenstößels (8), der an einem Exzenter (11) der Welle (12) oder einem Außenring (3) des mit einem exzentrisch ausgebildeten Innenring (2) versehenen Kugelrollenlagers (1) anliegt.Use of the ball roller bearing (s) ( 1 ) according to claim 1 for one or both sides bearing a shaft ( 12 ) and / or at least one pump tappet ( 8th ) located on an eccentric ( 11 ) the wave ( 12 ) or an outer ring ( 3 ) of the eccentrically formed inner ring ( 2 ) provided ball roller bearing ( 1 ) is present. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Hochdruckpumpe (5) eines Common-Rail-Einspritzsystems mit einem elektromotorischen Antrieb (9, 29).Use according to claim 1 or 2 with a high-pressure pump ( 5 ) of a common rail injection system with an electromotive drive ( 9 . 29 ). Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eines Kugelrollenlagers (1) mit wenigstens einer zum Wellenausgang (28) gerichteten Dichtscheibe (14).Use according to one of claims 1 to 3 of a ball roller bearing ( 1 ) with at least one to the wave output ( 28 ) directed sealing disc ( 14 ).
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